GM-CSF-JAK2-PRMT5信号调控EMT发生在食管癌放疗抵抗中的作用及机制研究

Acquired radioresistance of tumor cells is one of the most important reasons responsible for the recurrence after radiotherapy in cancer patients. Studies demonstrate that epithelial to mesenchymal transformation (EMT) plays a critical role in inducing tumor cell radioresistance, but no available suppressive target on this effect have been discovered yet. Our previous researches showed the close relevance between EMT and esophageal cancer (EC) radioresistance, and we also found that granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) could function as an inhibitor of EMT to reverse radioresistance, but the specified molecular mechanisms remain unclear. GM-CSF could bind to its receptor GM-CSFR located in cytomembrane and subsequently activates JAK2, while the activated JAK2 could phosphorylate protein arginine methyltransferase 5 (PRMT5) to inactive it. Studies have confirmed the significance of PRMT5 in regulating the transcriptional repression of E-cadherin (a main EMT marker). Therefore, we speculate that GM-CSF may regulate EMT through JAK2-PRMT5 signaling, and consequently inhibit cancer radioresistance in esophageal tumor cells. In the present study, we intend to establish radioresistant cell line, subcutaneous xenograft mice model and metastasis mice model to explore the mechanisms of GM-CSF-JAK2-PRMT5 signaling in inhibiting radioresistance in vitro, in vivo and in clinical analysis. The study will provide promising therapeutic targets for curbing EC radioresistance, and offer theoretical support for defining and optimizing the clinical application of GM-CSF.

放疗抵抗是肿瘤病人治疗后复发的一个重要原因。研究表明， EMT在诱导癌细胞放疗抵抗过程中发挥重要作用，但尚无有效抑制靶点。我们前期研究证实EMT与食管癌放疗抵抗密切相关，而且发现GM-CSF可抑制癌细胞EMT发生，从而减轻放疗抵抗。GM-CSF可与胞膜表面GM-CSFR结合激活JAK2，后者磷酸化PRMT5使其失活。研究已证实PRMT5在调控E-cadherin（EMT标志物）转录抑制过程中起重要作用。从而我们推测GM-CSF可能通过JAK2-PRMT5信号调控食管癌EMT发生，进而抑制癌细胞的放疗抵抗。本次拟在既往研究基础上，建立食管癌放疗抵抗细胞株、裸鼠皮下移植瘤模型及小鼠全身转移模型，从体外、体内和临床标本分析三个层面探讨GM-CSF-JAK2-PRMT5信号调控EMT发生进而抑制放疗抵抗的分子机制，为增加食管癌放疗敏感性提供新的靶点，为明确和指导GM-CSF的临床应用提供理论支持。

食管癌是一种常见恶性肿瘤，预后差。约70%-80%食管癌患者在初诊时已处于局部晚期或存在远处转移，生存率极低。放射治疗是食管癌的主要治疗手段之一，而食管癌常规分割照射在减轻正常组织副反应的同时可能会诱导放疗抵抗细胞的形成，这是导致多数患者治疗后病情复发的重要原因。研究表明上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transformation，EMT）诱导癌细胞放疗抵抗过程中发挥重要作用。粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（ granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）在调节造血细胞增殖和分化过程中发挥着重要作用，重组GM-CSF常用于临床癌症辅助治疗，改善放化疗引起的中性粒细胞减少。近来研究指出，GM-CSF在促进肿瘤发展、演进过程中，发挥了重要的作用。我们的前期研究证实发现GM-CSF可抑制癌细胞EMT发生，从而减轻放疗抵抗。在该课题研究中，我们首先构建了放疗抵抗的食管癌细胞系，在此基础上，通过构建荷瘤鼠模型，从分子、细胞、组织水平多层次探讨了GM-CSF在对肿瘤细胞的作用机制及其影响。我们发现，食管癌组织中，GM-CSF水平与EMT标志物E-Cadherin表达负相关，GM-CSF对食管癌细胞的EMT进程、增殖及迁移具有抑制，可以增强癌细胞的凋亡；并对GM-CSF-JAK2-PRMT5在其中发挥的作用进行了探讨。确定了GM-CSF对食管癌放疗患者预后的影响。与此同时，我们开展的相关研究，发现GM-CSF 还能通过抑制了炎症细胞因子的产生调控EMT过程。通过对肿瘤进行基因组学分析，我们确定了GM-CSF及其受体在肿瘤中的预后价值，这为进一步明确GM-CSF在食管癌中发挥的作用，提供了依据，为明确和指导GM-CSF的临床应用提供理论支持。在阐明 GM-CSF 对肿瘤细胞调控的相关机制的基础上实现科研成果向临床应用的转换，后续通过开展临床试验，探讨通过合理应用 GM-CSF 为肿瘤的治疗提供新的思路。